EP4681277A1 - Vereinfachte montage einer berstmembran durch verstärkung - Google Patents

Vereinfachte montage einer berstmembran durch verstärkung

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Publication number
EP4681277A1
EP4681277A1 EP24722480.1A EP24722480A EP4681277A1 EP 4681277 A1 EP4681277 A1 EP 4681277A1 EP 24722480 A EP24722480 A EP 24722480A EP 4681277 A1 EP4681277 A1 EP 4681277A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cell housing
membrane
reinforcing frame
cell
bursting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24722480.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Gräf
Manuel Will
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cellforce Group GmbH
Original Assignee
Cellforce Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cellforce Group GmbH filed Critical Cellforce Group GmbH
Publication of EP4681277A1 publication Critical patent/EP4681277A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a membrane arrangement comprising a bursting membrane and comprising at least one reinforcing frame. Furthermore, the invention relates to a method for connecting a bursting membrane to a cell housing of a battery cell and to a battery cell with a membrane arrangement.
  • Electrochemical storage devices such as lithium-ion batteries, can release gaseous components in certain situations and thus build up excess pressure in the cell housing. Excessive pressure within a battery cell housing or cell casing can result in an explosion risk.
  • Battery cells with integrated predetermined breaking points are already known. For example, predetermined breaking points in the form of punched holes can be introduced into the walls of battery cell housings in order to avoid risky excess pressure.
  • the present invention therefore has the object of creating a membrane arrangement and a method for connecting a bursting membrane, which enable a technically simple positioning of the bursting membrane in a bottom area of a cell housing, in particular an extruded or drawn one. This object is achieved by the features specified in claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are part of the subclaims.
  • a membrane assembly comprises a burst membrane and at least one reinforcing frame connected to the burst membrane.
  • the reinforcement frame connected to the bursting membrane is designed to be inserted into a battery cell housing or cell housing on the inside and to be connected to the cell housing on the outside by a thermal joining process.
  • a battery cell has a cell housing with at least one cell stack, which is arranged in an inner volume of the cell housing. Furthermore, the battery cell has at least one membrane arrangement according to the invention. The membrane arrangement is advantageously arranged in a bottom region of the cell housing.
  • the base area or the base-side area of the battery cell refers to a relative position in an installed state of the battery cell.
  • the battery cell can thus be installed in an assembled or installed state, for example within a housing of a battery system or battery module, on the floor area.
  • the floor area is preferably directed in the direction of gravity or in the direction of a substrate,
  • the bursting membrane is connected to the reinforcement frame.
  • This step can be carried out using a frictional and/or material-locking and/or positive-locking connection.
  • the bursting membrane can be welded to the reinforcement frame.
  • the resulting arrangement can then be inserted into an opening provided for this purpose or positioned at such an opening in the cell housing.
  • the additional material thickness created by the reinforcement frame can then be used to connect the bursting membrane to the cell housing in a second step.
  • the bursting membrane can be welded to a wall of the cell housing via the reinforcement frame.
  • the additional material thickness of the reinforcement frame enables a reliable connection of any bursting membrane, which means that there is no need to manufacture bursting membranes separately during battery cell production.
  • a joint such as a weld seam
  • an area of the cell housing that does not fulfill any other function.
  • sealing surfaces or external surfaces of the cell housing for accommodating seals can be kept free of joints or weld seams in order to achieve a particularly optimal sealing effect.
  • the bursting membrane is designed in the form of a plate.
  • the bursting membrane advantageously rests on the edge of the reinforcing frame or is fitted into a recess in the reinforcing frame. and connected to the reinforcement frame. This measure allows the bursting membrane to be connected to the reinforcement frame in a particularly versatile way.
  • Joining methods such as laser welding, ultrasonic welding, soldering and the like can be used to connect the bursting membrane to the reinforcement frame.
  • at least one first joint can be introduced, which connects the bursting membrane to the reinforcement frame in a materially bonded manner.
  • Such a first joint can be designed, for example, in the form of a circumferential weld seam.
  • the membrane arrangement can then be connected to a section or wall of a cell housing by means of at least a second joining connection.
  • the first joint can be arranged locally offset from the second joint at least in some areas. This means that the opening of the cell housing and the bursting membrane can have different sizes, which increases the selection of usable bursting membranes.
  • the bursting membrane can be mechanically supported particularly optimally if the reinforcement frame is designed as a circumferential reinforcement frame.
  • the reinforcement frame is advantageously firmly connected to the bursting membrane along its entire circumference. This ensures a fluid-tight connection between the bursting membrane and the reinforcement frame.
  • the reinforcing frame has at least one positioning pin.
  • the reinforcing frame connected to the bursting membrane can be aligned with an opening in the cell housing by means of the at least one positioning pin.
  • the at least one positioning pin protrudes at least in sections into the opening of the cell housing. The use of the positioning pin enables easier assembly of the membrane arrangement and precise alignment of the membrane arrangement with respect to the opening of the cell housing.
  • the alignment of the membrane arrangement can be particularly precise if the positioning pin is designed as a circumferential positioning pin.
  • the circumferential positioning pin is also shaped in such a way that when inserted into the opening it runs parallel to an edge contour of the opening of the cell housing. This measure allows the at least one second joint connection to run along the contour of the opening of the cell housing and thus the contour of the opening to be firmly connected to the positioning pin. This allows the reinforcement frame to be connected to the cell housing in a particularly reliable process.
  • the parallel course of the positioning pin to the contour of the opening enables particularly optimal tool access for introducing the second joint connection.
  • the membrane arrangement can be structurally stiffened or reinforced additionally if at least one reinforcing cage is arranged on the reinforcing frame.
  • the reinforcing cage can have a structure or ribs that are designed to keep a flow cross-section free. In particular, this makes it possible to set and maintain a distance between the bursting membrane and other elements, such as electrode stacks arranged in the inner volume of the cell housing or components arranged externally or outside the inner volume of the cell housing.
  • the at least one reinforcing cage is arranged on the inside of the cell housing or on the outside of the cell housing on the reinforcing frame.
  • the arrangement of the reinforcing cage on an inside of the cell housing can block an area in front of the bursting membrane efficiently prevent this, so that the protective mechanism of the bursting membrane can always be guaranteed.
  • An arrangement of the reinforcement cage on the outside of the cell housing can be used analogously to keep an area outside the cell housing free in order to enable gaseous components of the battery cell to escape reliably in the event of excess pressure via the bursting membrane.
  • the at least one reinforcement cage can be connected to the reinforcement frame particularly efficiently if the reinforcement frame connected to the bursting membrane is designed to be connected to the cell housing on the outside directly or indirectly via the at least one reinforcement cage by a thermal joining process. This allows a joining connection, such as a weld seam, to be introduced through areas of the reinforcement cage, which simultaneously also connects the reinforcement frame to the cell housing.
  • the reinforcement frame has at least one edge-side slope and/or a flow separation edge.
  • An edge-side slope can enable particularly optimal aerodynamics of a flow that flows out through an activated or broken bursting membrane.
  • the use of a flow separation edge can be used to convert the flow resulting from an overpressure from the battery cell from a laminar flow state to a turbulent flow state, whereby the flow speed can be increased and the overpressure can be reduced more quickly.
  • a method for connecting a bursting membrane to a battery cell housing is provided.
  • the bursting membrane is aligned relative to a reinforcing frame and bonded to the reinforcing frame.
  • the reinforcing frame connected to the bursting membrane is placed on the inside in an internal volume of a cell housing is positioned at an opening in the cell housing.
  • the reinforcement frame is then bonded to the cell housing by applying a thermal joining process on an outside of the cell housing in the area of the opening.
  • the method according to the invention can ensure optimal tool access to the corresponding joints during application of the joining method.
  • the method avoids the introduction of a weld seam from an inside of the cell housing, with the resulting need for particularly small or narrow tools.
  • the method enables the respective components to be joined by introducing joints on external surfaces, such as an outward-facing contour of the opening of the cell housing.
  • the reinforcement frame is materially connected to the cell housing by a thermal joining process designed as laser welding or soldering or contact welding or thermally activated bonding. This allows the introduction of first joining connections and/or second joining connections to be implemented flexibly using different tools or joining processes.
  • the membrane arrangement can be introduced into the cell housing in a particularly simple technical manner if the reinforcement frame connected to the bursting membrane is positioned on the inside in an internal volume of the cell housing using at least one positioning pin at an opening in the cell housing.
  • the membrane arrangement can be placed in the opening of the cell housing and optionally secured to the opening if the positioning pin is arranged adjacent to an edge contour of the opening in the cell housing. Subsequent slipping of the membrane arrangement can thus be avoided if it is firmly connected to the cell housing.
  • the reinforcement frame is connected to the cell housing by introducing at least one weld seam in an area between the at least one positioning pin and the edge contour of the opening of the cell housing.
  • This measure allows the area between the edge contour of the opening and the positioning pin to be reliably connected by introducing a weld seam.
  • the requirements for the accuracy of the tool guide are relatively low, so that such a connection can be implemented particularly quickly and technically easily.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a membrane arrangement according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of a bottom area of a cell housing of a battery cell with an inserted membrane arrangement from Fig. 1,
  • Fig. 3 is a schematic sectional view of a bottom region of a cell housing with a membrane arrangement according to a second embodiment of the invention
  • Fig. 4 is a schematic sectional view of a bottom region of a cell housing with a membrane arrangement according to a third embodiment of the invention
  • Fig. 5 is a schematic sectional view of a bottom region of a cell housing with a membrane arrangement according to a fourth embodiment of the invention
  • Fig. 6 is a schematic sectional view of a bottom region of a cell housing with a membrane arrangement according to a fifth embodiment of the invention.
  • Fig. 7 is a schematic sectional view of a bottom region of a cell housing with a membrane arrangement according to a sixth embodiment of the invention.
  • the figures show various embodiments of membrane arrangements 10 in a battery cell 100.
  • the battery cell 100 is already in an assembled or installed state and stands on a base area 31 or
  • Gravity can, for example, act perpendicularly or perpendicular to the surface on the bottom area 31 of the cell housing 30.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a membrane arrangement 10 according to an embodiment of the invention.
  • the membrane arrangement 10 has a bursting membrane 11 and a reinforcing frame 12.
  • the sectional view serves to illustrate an extension of the membrane arrangement 10 along a width direction B and a height direction H.
  • the reinforcement frame 12 is firmly connected to the bursting membrane 11.
  • a first joint 21 was introduced through the bursting membrane 11, which creates a firmly connected joint between the reinforcement frame 12 and the bursting membrane 11.
  • the arrows illustrate a direction of action by a tool (not shown), such as a laser welding tool.
  • the first joint 21 can be designed, for example, as a circumferential weld seam.
  • the reinforcement frame 12 is designed as a circumferential frame and has a centrally arranged recess 13 so that the bursting membrane 11 can break or open into the recess 13 in the event of excessive stress due to excess pressure.
  • the reinforcement frame 12 connected to the bursting membrane 11 is designed to be inserted into a battery cell housing or cell housing 30 on the inside and to be connected to the cell housing 30 on the outside by a thermal joining process (see Fig. 2).
  • the reinforcement frame 12 has, for example, a positioning pin 14.
  • the reinforcement frame 12 connected to the bursting membrane 11 can be aligned with an opening 33 of the cell housing 30 shown in Fig. 2 by means of the positioning pin 14.
  • the positioning pin 14 protrudes into the opening 33 of the cell housing 30.
  • the positioning pin 14 is circumferential or ring-shaped and surrounds the recess 13 of the reinforcing frame 12 on the circumference.
  • the positioning pin 14 is shaped in such a way that it fits into the opening 33 of the cell housing 30. inserted parallel to an edge contour of the opening 33 of the cell housing 30 or runs along this contour of the opening 33.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of a bottom area 31 or bottom of a cell housing 30 of a battery cell 100 with an inserted membrane arrangement 10 from Fig. 1.
  • the other components of the battery cell 100 such as cell stacks, cell connectors, battery poles, electrolyte and the like, are not shown.
  • the membrane arrangement 10 is arranged in the bottom area 31 in such a way that the positioning pin 14, which is shaped as a positioning ring, projects into the opening 33 in a form-fitting manner.
  • the entire reinforcement frame 12 lies flat and flush on an inner side of the bottom area 31.
  • the opening 33 can have a round, oval, rectangular or similar cross-section.
  • the membrane arrangement 10 reinforces the bottom area 31 of the cell housing 30.
  • the membrane arrangement 10 is connected to the bottom area 31 of the cell housing 30 by a circumferential second joint 22.
  • the second joint 22 is designed as a weld seam, for example.
  • a joining tool such as a laser welding tool
  • Fig. 3 shows a schematic sectional view of a bottom region 31 of a cell housing 30 with a membrane arrangement 10 according to a second embodiment of the invention.
  • the membrane arrangement 10 here has additional structural reinforcement in the form of a reinforcing cage 40.
  • the reinforcing cage 40 can serve as a spacer for a flow cross-section.
  • the reinforcement cage 40 surrounds the bursting membrane 11 on the outside and allows a free inflow to the bursting membrane 11 in the inner volume V of the cell housing 30.
  • the membrane arrangement 10 has a reinforcing cage 40, which is connected on the outside to the reinforcing frame 12.
  • a reinforcing cage 40 which is connected on the outside to the reinforcing frame 12.
  • the reinforcement cage 40 enables additional reinforcement of the bursting membrane 11 and the reinforcement frame 12.
  • the reinforcement frame 12 connected to the bursting membrane 11 is also connected on the outside to the cell housing 30 directly through the reinforcement cage 40.
  • a second joining connection 22 such as a weld seam, can be introduced through areas or sections of the reinforcement cage 40, which simultaneously also connects the reinforcement frame 40 to the cell housing 30 in addition to the reinforcement frame 12.
  • Fig. 5 shows a schematic sectional view of a bottom region 31 of a cell housing 30 with a membrane arrangement 10 according to a fourth embodiment of the invention.
  • a sectional view is shown here to illustrate an extension of the membrane arrangement 10 along a longitudinal direction L.
  • the reinforcement frame 12 protrudes on one side beyond the opening 33 and extends essentially over the entire bottom-side region 31 of the cell housing 30 along the extension of the cell housing 30 in the longitudinal direction L.
  • Fig. 6 shows a schematic sectional view of a bottom region 31 of a cell housing 30 with a membrane arrangement 10 according to a fifth embodiment of the invention.
  • the reinforcement frame 12 has at least one edge-side slope 41.
  • Such an edge slope 41 can improve the aerodynamics of a flow which flows out through a bursting membrane 11 actuated or broken by means of excess pressure.
  • the flow can contain gaseous and liquid components of the electrolyte and is illustrated by the arrows.
  • a further membrane arrangement 10 with a reinforcing frame 12 is illustrated.
  • the reinforcing frame 12 has a flow separation edge 42.
  • the flow separation edge 42 protrudes essentially perpendicular to the bottom-side region 31 and thus projects into the inner volume V of the cell housing 30.
  • a flow separation edge 42 can be arranged in the longitudinal direction L on the edge of the reinforcement frame 12 in order to force a flow separation with a resulting turbulent flow when a flow occurs.
  • the flow results analogously to Fig. 6 due to an actuation or a rupture of the bursting membrane 11 by exceeding a predefined pressure in the internal volume V of the cell housing 30.
  • the flow thus consists of components that escape from the cell housing 30 and is illustrated by the arrows.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Membrananordnung, aufweisend eine Berstmembran und aufweisend mindestens einen Verstärkungsrahmen, wobei der Verstärkungsrahmen mit der Berstmembran verbunden ist, wobei der mit der Berstmembran verbundene Verstärkungsrahmen dazu eingerichtet ist, innenseitig in ein Zellgehäuse hineingesetzt und außenseitig durch ein thermisches Fügeverfahren mit dem Zellgehäuse verbunden zu werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden einer Berstmembran mit einem Batteriezellengehäuse sowie eine Batteriezelle mit einer Membrananordnung.

Description

VEREINFACHTE MONTAGE EINER BERSTMEMBRAN DURCH VERSTÄRKUNG
Die Erfindung betrifft eine Membrananordnung, aufweisend eine Berstmembran und aufweisend mindestens einen Verstärkungsrahmen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden einer Berstmembran mit einem Zellgehäuse einer Batteriezelle sowie eine Batteriezelle mit einer Membrananordnung.
Elektrochemische Speicher, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, können in bestimmten Situationen gasförmige Bestandteile freisetzen und somit einen Überdruck im Zellgehäuse aufbauen. Innerhalb eines Batteriezellengehäuses bzw. Zellgehäuses kann ein zu hoher Druck in einem Explosionsrisiko resultieren. Es sind bereits Batteriezellen mit integrierten Sollbruchstellen bekannt. Beispielsweise können Sollbruchstellen in Form von Stanzungen in Wandungen von Batteriezellengehäusen eingebracht werden, um einen risikobehafteten Überdruck zu vermeiden.
Weiterhin sind bereits Berstmembranen bekannt, welche außenseitig mit einem Zellgehäusedeckel einer Batteriezelle verbunden werden. Problematisch ist bei einem außenseitigen Verbinden von Berstmembranen, insbesondere durch Schweißen, ist jedoch die Notwendigkeit einer bestimmten Materialstärke, um ein prozesssicheres Verbinden der Berstmembran mit dem entsprechenden Abschnitt der Batteriezelle zu ermöglichen. Aus diesem Grund werden Berstmembranen überwiegend in einem Zelldeckel mit einer ausreichenden Materialstärke angeordnet, um dieses Problem zu umgehen. Der Zelldeckel bildet üblicherweise einen höchsten Punkt der Batteriezelle und weist zusätzlich elektrische Anschlüsse auf. Je nach Anordnung und Ausrichtung der Zellstapel können entstehende Gase jedoch nur unzureichend oder nicht vollständig über den Zelldeckel abgeführt werden. Darüber hinaus können die elektrischen Anschlüsse ein Ausbilden eines Gaskanals zum Abführen von Gasen aus den Batteriezellen beeinträchtigen. Insbesondere kann eine in einen Zelldeckel eingebrachte Berstmembran nur mit einem erhöhten Aufwand gasdicht mit externen Kanälen gekoppelt werden, um ein kontrolliertes Ableiten von gasförmigen Bestandteilen aus einem Batteriesystem mit einer Vielzahl von Batteriezellen zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Membrananordnung und ein Verfahren zum Verbinden einer Berstmembran zu schaffen, welche ein technisch einfaches Positionieren der Berstmembran in einem bodenseitigen Bereich eines, insbesondere extrudierten oder gezogenen, Zellgehäuses ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der Unteransprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Membrananordnung bereitgestellt. Die Membrananordnung weist eine Berstmembran und mindestens einen Verstärkungsrahmen auf, welcher mit der Berstmembran verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist der mit der Berstmembran verbundene Verstärkungsrahmen dazu eingerichtet, innenseitig in ein Batteriezellengehäuse bzw. Zellgehäuse hineingesetzt und außenseitig durch ein thermisches Fügeverfahren mit dem Zellgehäuse verbunden zu werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Batteriezelle bereitgestellt. Die Batteriezelle weist ein Zellgehäuse mit mindestens einem Zellstapel auf, welcher in einem Innenvolumen des Zellgehäuses angeordnet ist. Weiterhin weist die Batteriezelle mindestens eine erfindungsgemäße Membrananordnung auf. Vorteilhafterweise ist die Membrananordnung in einem bodenseitigen Bereich des Zellgehäuses angeordnet.
Hierdurch kann in zwei Schritten ein Verbinden von Berstmembranen mit besonders dünnwandigen Batteriezellengehäusen realisiert werden. Diese Maßnahme ermöglicht auch die Anordnung der Berstmembran in einem beliebigen Bereich des Zellgehäuses, insbesondere in einem Bodenbereich der Batteriezelle. Der Bodenbereich bzw. der bodenseitige Bereich der Batteriezelle bezieht sich auf eine relative Position in einem Einbauzustand der Batteriezelle. Die Batteriezelle kann somit in einem montierten oder eingebauten Zustand, beispielsweise innerhalb eines Gehäuses eines Batteriesystems oder Batteriemoduls, auf dem Bodenbereich abgestellt bzw. aufgesetzt werden. Der Bodenbereich ist vorzugsweise in Schwerkraftrichtung bzw. in Richtung eines Untergrunds gerichtet,
In einem ersten Schritt wird die Berstmembran mit dem Verstärkungsrahmen verbunden. Dieser Schritt kann mit Hilfe einer reibschlüssigen und/oder stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung erfolgen. Beispielsweise kann die Berstmembran mit dem Verstärkungsrahmen verschweißt werden. Die resultierende Anordnung kann anschließend in eine hierfür vorgesehene Öffnung eingesetzt oder an einer derartigen Öffnung im Zellgehäuse positioniert werden. Die durch den Verstärkungsrahmen ausgebildete zusätzliche Materialstärke kann anschließend dazu genutzt werden, die Berstmembran in einem zweiten Schritt mit dem Zellgehäuse zu verbinden.
Dabei kann die Berstmembran über den Verstärkungsrahmen mit einer Wandung des Zellgehäuses verschweißt werden. Die zusätzliche Materialstärke des Verstärkungsrahmens ermöglicht eine prozesssichere Verbindung von beliebigen Berstmembranen, wodurch ein gesondertes Anfertigen von Berstmembranen im Rahmen einer Batteriezellenherstellung entfallen kann.
Durch die Verwendung des Verstärkungsrahmens kann eine Fügestelle, wie beispielsweise eine Schweißnaht, in einen Bereich des Zellgehäuses versetzt werden, welcher keine weitere Funktion erfüllt. Somit können beispielsweise Dichtungsflächen oder äußere Flächen des Zellgehäuses zum Aufnehmen von Dichtungen frei von Fügestellen oder Schweißnähten gehalten werden, um eine besonders optimale Dichtwirkung zu erzielen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Berstmembran plattenförmig ausgestaltet. Vorteilhafterweise liegt die Berstmembran randseitig auf dem Verstärkungsrahmen auf oder ist in eine Ausnehmung des Verstärkungsrahmens hineingelegt und mit dem Verstärkungsrahmen verbunden. Durch diese Maßnahme kann die Berstmembran besonders vielseitig mit dem Verstärkungsrahmen verbunden werden.
Zum Verbinden der Berstmembran mit dem Verstärkungsrahmen können Fügeverfahren, wie beispielsweise Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Löten und dergleichen eingesetzt werden. Vorteilhafterweise kann mindestens eine erste Fügeverbindung eingebracht werden, welche die Berstmembran mit dem Verstärkungsrahmen stoffschlüssig verbindet. Eine derartige erste Fügeverbindung kann beispielsweise in Form einer umlaufenden Schweißnaht ausgebildet sein.
Die Membrananordnung kann anschließend mit Hilfe von mindestens einer zweiten Fügeverbindung mit einem Abschnitt oder einer Wand eines Zellgehäuses verbunden werden.
Die erste Fügeverbindung kann hierbei örtlich zumindest bereichsweise zu der zweiten Fügeverbindung versetzt angeordnet sein. Hierdurch können die Öffnung des Zellgehäuses und die Berstmembran unterschiedliche Größen aufweisen, wodurch die Auswahl von nutzbaren Berstmembranen vergrößert wird.
Die Berstmembran kann mechanisch besonders optimal gestützt werden, wenn der Verstärkungsrahmen als ein umlaufender Verstärkungsrahmen ausgestaltet ist. Vorteilhafterweise ist der Verstärkungsrahmen entlang eines gesamten Umfangs mit der Berstmembran stoffschlüssig verbunden. Hierdurch kann eine fluiddichte Verbindung zwischen der Berstmembran und dem Verstärkungsrahmen gewährleistet werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Verstärkungsrahmen mindestens einen Positionierzapfen auf. Der mit der Berstmembran verbundene Verstärkungsrahmen ist mittels des mindestens einen Positionierzapfens an einer Öffnung des Zellgehäuses ausrichtbar. Vorteilhafterweise ragt der mindestens eine Positionierzapfen zumindest bereichsweise in die Öffnung des Zellgehäuses hinein. Der Einsatz des Positionierzapfens ermöglicht eine einfachere Montage der Membrananordnung und eine präzise Ausrichtung der Membrananordnung gegenüber der Öffnung des Zellgehäuses.
Die Ausrichtung der Membrananordnung kann besonders genau erfolgen, wenn der Positionierzapfen als ein umlaufender Positionierzapfen ausgestaltet ist. Der umlaufende Positionierzapfen ist weiterhin derart geformt, dass dieser in die Öffnung hineingesetzt parallel zu einer randseitigen Kontur der Öffnung des Zellgehäuses verläuft. Durch diese Maßnahme kann die mindestens eine zweite Fügeverbindung entlang der Kontur der Öffnung des Zellgehäuses verlaufen und somit die Kontur der Öffnung mit dem Positionierzapfen stoffschlüssig verbunden. Hierdurch kann der Verstärkungsrahmen besonders prozesssicher mit dem Zellgehäuse verbunden werden. Dabei ermöglicht der parallele Verlauf des Positionierzapfens zur Kontur der Öffnung einen besonders optimalen Werkzeugzugang zum Einbringen der zweiten Fügeverbindung.
Die Membrananordnung kann strukturell zusätzlich versteift bzw. verstärkt werden, wenn an dem Verstärkungsrahmen mindestens ein Verstärkungskäfig angeordnet ist. Der Verstärkungskäfig kann eine Struktur oder Rippen aufweisen, die dazu eingerichtet sind, einen Strömungsquerschnitt freizuhalten. Insbesondere kann hierdurch ein Abstand zwischen der Berstmembran und anderen Elementen, wie beispielsweise im Innenvolumen des Zellgehäuses angeordneten Elektrodenstapeln oder extern bzw. außerhalb des Innenvolumens des Zellgehäuses angeordneten Komponenten, eingestellt und eingehalten werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens ein Verstärkungskäfig innenseitig des Zellgehäuses oder außenseitig des Zellgehäuses an dem Verstärkungsrahmen angeordnet. Die Anordnung des Verstärkungskäfigs an einer Innenseite des Zellgehäuses kann ein Blockieren eines Bereichs vor der Berstmembran effizient verhindern, sodass der Schutzmechanismus der Berstmembran stets gewährleistet werden kann. Eine Anordnung des Verstärkungskäfigs an einer Außenseite des Zellgehäuses kann analog dazu eingesetzt werden, einen Bereich außerhalb des Zellgehäuses freizuhalten, um ein zuverlässiges Entweichen von gasförmigen Bestandteilen der Batteriezelle im Falle eines Überdrucks über die Berstmembran zu ermöglichen.
Der mindestens eine Verstärkungskäfig kann besonders effizient mit dem Verstärkungsrahmen verbunden werden, wenn der mit der Berstmembran verbundene Verstärkungsrahmen dazu eingerichtet ist, außenseitig direkt oder indirekt über den mindestens einen Verstärkungskäfig durch ein thermisches Fügeverfahren mit dem Zellgehäuse verbunden zu werden. Hierdurch kann durch Bereiche des Verstärkungskäfigs hindurch eine Fügeverbindung, wie beispielsweise Schweißnaht, eingebracht werden, welche gleichzeitig auch den Verstärkungsrahmen mit dem Zellgehäuse verbindet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Verstärkungsrahmen mindestens eine randseitige Schräge und/oder eine Strömungsabrisskante auf. Eine randseitige Schräge kann eine besonders optimale Aerodynamik einer Strömung ermöglichen, welche durch eine aktivierte bzw. gebrochene Berstmembran hinausströmt. Die Verwendung einer Strömungsabrisskante kann dazu eingesetzt werden, die bei einem Überdruck resultierende Strömung aus der Batteriezelle von einem laminaren Strömungszustand in einen turbulenten Strömungszustand zu überführen, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit erhöht und der Überdruck schneller abgebaut werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verbinden einer Berstmembran mit einem Batteriezellengehäuse bereitgestellt. In einem Schritt wird die Berstmembran relativ zu einem Verstärkungsrahmen ausgerichtet und mit dem Verstärkungsrahmen stoffschlüssig verbunden. Der mit der Berstmembran verbundene Verstärkungsrahmen wird in einem weiteren Schritt innenseitig in einem Innenvolumen eines Zellgehäuses an einer Öffnung des Zellgehäuses positioniert. Anschließend wird der Verstärkungsrahmen durch ein Anwenden eines thermischen Fügeverfahrens auf einer Außenseite des Zellgehäuses im Bereich der Öffnung stoffschlüssig mit dem Zellgehäuse verbunden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann während dem Anwenden des Fügeverfahrens ein optimaler Werkzeugzugang zu den entsprechenden Fügeverbindungen sichergestellt werden. Insbesondere wird durch das Verfahren ein Einbringen einer Schweißnaht von einer Innenseite des Zellgehäuses mit einer resultierenden Notwendigkeit von besonders kleinen oder schmalen Werkzeugen vermieden. Das Verfahren ermöglicht ein Fügen der jeweiligen Komponenten durch Einbringen von Fügeverbindungen an äußeren Oberflächen, wie beispielsweise einer nach Außen gerichteten Kontur der Öffnung des Zellgehäuses.
Nach einer Ausführungsform wird der Verstärkungsrahmen durch ein als Laserschweißen oder als ein Löten oder als ein Kontaktschweißen oder als ein thermisch aktivierbares Kleben ausgestaltetes thermisches Fügeverfahren mit dem Zellgehäuse stoffschlüssig verbunden. Hierdurch kann das Einbringen von ersten Fügeverbindungen und/oder zweiten Fügeverbindungen flexibel mit Hilfe von unterschiedlichen Werkzeugen bzw. Fügeverfahren realisiert werden.
Die Membrananordnung kann technisch besonders einfach in das Zellgehäuse eingebracht werden, wenn der mit der Berstmembran verbundene Verstärkungsrahmen innenseitig in einem Innenvolumen des Zellgehäuses mit Hilfe von mindestens einem Positionierzapfen an einer Öffnung des Zellgehäuses positioniert wird. Insbesondere kann die Membrananordnung in die Öffnung des Zellgehäuses hineinsetzt und optional mit der Öffnung ver stet werden, wenn der Positionierzapfen zu einer Randkontur der Öffnung des Zellgehäuses benachbart angeordnet wird. Somit kann ein nachträgliches Verrutschen der Membrananordnung vermieden werden, wenn diese mit dem Zellgehäuse stoffschlüssig verbunden wird. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Verstärkungsrahmen durch Einbringen von mindestens einer Schweißnaht in einem Bereich zwischen dem mindestens einen Positionierzapfen und der Randkontur der Öffnung des Zellgehäuses mit dem Zellgehäuse verbunden. Durch diese Maßnahme kann der Bereich zwischen der Randkontur der Öffnung und dem Positionierzapfen durch Einbringen einer Schweißnaht zuverlässig verbunden werden. Bei einer derartigen Verbindung sind die Erfordernisse an die Genauigkeit der Werkzeugführung relativ gering, sodass eine derartige Verbindung besonders schnell und technisch einfach umsetzbar ist.
Nachstehend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Membrananordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines bodenseitigen Bereichs eines Zellgehäuses einer Batteriezelle mit einer eingesetzten Membrananordnung aus Fig. 1 ,
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung eines bodenseitigen Bereichs eines Zellgehäuses mit einer Membrananordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung eines bodenseitigen Bereichs eines Zellgehäuses mit einer Membrananordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung eines bodenseitigen Bereichs eines Zellgehäuses mit einer Membrananordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung eines bodenseitigen Bereichs eines Zellgehäuses mit einer Membrananordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung eines bodenseitigen Bereichs eines Zellgehäuses mit einer Membrananordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
In den Abbildungen kennzeichnen identische Bezugsziffern dieselben Elemente bzw. konstruktiven Bestandteile. Die Größen und relativen Positionen der Elemente in den Abbildungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet, und einige dieser Elemente sind vergrößert dargestellt und der Übersicht halber angepasst positioniert. Darüber hinaus sollen die besonderen Formen der gezeichneten Elemente keine Informationen über die tatsächliche Form der einzelnen Elemente vermitteln, sondern wurden lediglich zur leichteren Erkennbarkeit in den Abbildungen ausgewählt.
Die Figuren zeigen verschiedene Ausführungsformen von Membrananordnungen 10 in einer Batteriezelle 100. Dabei ist die Batteriezelle 100 bereits in einem montierten bzw. eingebautem Zustand und steht auf einem bodenseitigen Bereich 31 bzw.
Bodenbereich 31 eines Zellgehäuses 30 auf einem Untergrund. Eine Schwerkraft kann beispielsweise senkrecht bzw. flächennormal auf den Bodenbereich 31 des Zellgehäuses 30 wirken.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Membrananordnung 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Membrananordnung 10 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Berstmembran 11 und einen Verstärkungsrahmen 12 auf. Dabei dient die Schnittdarstellung zum Veranschaulichen einer Ausdehnung der Membrananordnung 10 entlang einer Breitenrichtung B und einer Höhenrichtung H. Der Verstärkungsrahmen 12 ist mit der Berstmembran 11 stoffschlüssig verbunden. Hierfür wurde eine erste Fügeverbindung 21 durch die Berstmembran 11 hindurch eingebracht, durch welches eine stoffschlüssige Fügeverbindung zwischen dem Verstärkungsrahmen 12 und der Berstmembran 11 entsteht. Die Pfeile veranschaulichen eine Richtung einer Einwirkung durch ein nicht dargestelltes Werkzeug, wie beispielsweise eines Laserschweiß-Werkzeugs. Die erste Fügeverbindung 21 kann beispielsweise als eine umlaufende Schweißnaht ausgestaltet sein.
Der Verstärkungsrahmen 12 ist als ein umlaufender Rahmen ausgestaltet und weist eine mittig angeordnete Ausnehmung 13 auf, sodass die Berstmembran 11 bei einer Überbeanspruchung durch einen Überdruck in die Ausnehmung 13 hinein brechen bzw. aufklappen kann.
Der mit der Berstmembran 11 verbundene Verstärkungsrahmen 12 ist dazu eingerichtet, innenseitig in ein Batteriezellengehäuse bzw. Zellgehäuse 30 hineingesetzt und außenseitig durch ein thermisches Fügeverfahren mit dem Zellgehäuse 30 (siehe Fig. 2) verbunden zu werden.
Der Verstärkungsrahmen 12 weist beispielhaft einen Positionierzapfen 14 auf. Der mit der Berstmembran 11 verbundene Verstärkungsrahmen 12 ist mittels des Positionierzapfens 14 an einer in Fig. 2 gezeigten Öffnung 33 des Zellgehäuses 30 ausrichtbar. Dabei ragt der Positionierzapfen 14 in die Öffnung 33 des Zellgehäuses 30 hinein.
Der Positionierzapfen 14 ist umlaufend bzw. ringförmig geformt und umgibt umfangsseitig die Ausnehmung 13 des Verstärkungsrahmens 12. Dabei ist der Positionierzapfen 14 derart geformt, dass dieser in die Öffnung 33 des Zellgehäuses 30 hineingesetzt parallel zu einer randseitigen Kontur der Öffnung 33 des Zellgehäuses 30 verläuft bzw. an dieser Kontur der Öffnung 33 entlang verläuft.
In der Fig. 2 ist eine schematische Schnittdarstellung eines bodenseitigen Bereichs 31 bzw. Bodens eines Zellgehäuses 30 einer Batteriezelle 100 mit einer eingesetzten Membrananordnung 10 aus Fig. 1 gezeigt. Der Übersicht halber sind die weiteren Komponenten der Batteriezelle 100, wie beispielsweise Zellstapel, Zellverbinder, Batteriepole, Elektrolyt und dergleichen nicht dargestellt.
Die Membrananordnung 10 ist derart im bodenseitigen Bereich 31 angeordnet, dass der Positionierzapfen 14, welcher als ein Positionierring geformt ist, in die Öffnung 33 formschlüssig hineinragt. Vorzugsweise liegt hierbei der gesamte Verstärkungsrahmen 12 flach und bündig auf einer Innenseite des bodenseitigen Bereichs 31 auf.
Die Öffnung 33 kann hierbei einen runden, einen ovalen, einen rechteckigen und dergleichen Querschnitt aufweisen. Die Membrananordnung 10 verstärkt hierbei den bodenseitigen Bereich 31 des Zellgehäuses 30. Dabei ist die Membrananordnung 10 durch eine umlaufende zweite Fügeverbindung 22 mit dem bodenseitigen Bereich 31 des Zellgehäuses 30 verbunden. Die zweite Fügeverbindung 22 ist beispielhaft als eine Schweißnaht ausgestaltet.
Die Pfeile in Fig. 2 veranschaulichen eine Einwirkung eines Fügewerkzeugs, wie beispielsweise eines Laserschweiß-Werkzeugs, von einer Außenseite auf einen umlaufenden Spalt zwischen dem Positionierzapfen 14 und der Kontur der Öffnung 33 des Zellgehäuses 30.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ragt der Verstärkungsrahmen 12 bis zu seitlichen Wänden 32 des Zellgehäuses 30 hinaus und versteift somit das Zellgehäuse 30 bodenseitig. Die Fig. 3 veranschaulicht in einer schematischen Schnittdarstellung einen bodenseitigen Bereichs 31 eines Zellgehäuses 30 mit einer Membrananordnung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zum in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Membrananordnung 10 hier eine zusätzliche strukturelle Versteifung in Form eines Verstärkungskäfigs 40. Der Verstärkungskäfig 40 kann dabei als ein Abstandshalter für einen Strömungsquerschnitt dienen.
Der Verstärkungskäfig 40 umgreift die Berstmembran 11 außenseitig und ermöglicht einen freien Zulauf zur Berstmembran 11 im Innenvolumen V des Zellgehäuses 30.
In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung, welche in Fig. 4 illustriert ist, weist die Membrananordnung 10 einen Verstärkungskäfig 40 auf, welcher außenseitig mit dem Verstärkungsrahmen 12 verbunden ist. Somit wird ein Bereich außerhalb des Innenvolumens V des Zellgehäuses 30 durch den Verstärkungskäfig 40 freigehalten.
Weiterhin ermöglicht der Verstärkungskäfig 40 eine zusätzliche Verstärkung der Berstmembran 11 und des Verstärkungsrahmens 12.
In der Fig. 4 ist weiterhin der mit der Berstmembran 11 verbundene Verstärkungsrahmen 12 außenseitig direkt über den Verstärkungskäfig 40 hindurch mit dem Zellgehäuse 30 verbunden. Hierdurch kann durch Bereiche bzw. Abschnitte des Verstärkungskäfigs 40 hindurch eine zweite Fügeverbindung 22, wie beispielsweise Schweißnaht, eingebracht werden, welche gleichzeitig auch den Verstärkungsrahmen 40 zusätzlich zum Verstärkungsrahmen 12 mit dem Zellgehäuse 30 verbindet.
Die Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines bodenseitigen Bereichs 31 eines Zellgehäuses 30 mit einer Membrananordnung 10 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zu den bereits beschriebenen Figuren ist hier eine Schnittdarstellung zum Veranschaulichen einer Ausdehnung der Membrananordnung 10 entlang einer Längsrichtung L gezeigt. Zum Ermöglichen einer besonders effizienten Verstärkung bzw. Versteifung des bodenseitigen Bereichs 31 , ragt der Verstärkungsrahmen 12 einseitig über die Öffnung 33 hinaus und erstreckt sich im Wesentlichen über den gesamten bodenseitigen Bereich 31 des Zellgehäuses 30 entlang der Erstreckung des Zellgehäuses 30 in Längsrichtung L.
Der Übersicht halber sind in der Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 keine Fügeverbindungen 21 , 22 gezeigt.
In Fig. 6 ist eine schematische Schnittdarstellung eines bodenseitigen Bereichs 31 eines Zellgehäuses 30 mit einer Membrananordnung 10 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung illustriert. Bei dieser Ausführungsform weist der Verstärkungsrahmen 12 mindestens eine randseitige Schräge 41 auf.
Eine derartige randseitige Schräge 41 kann die Aerodynamik einer Strömung verbessern, welche durch eine mittels Überdruck betätigte bzw. gebrochene Berstmembran 11 hinausströmt. Die Strömung kann gasförmige und flüssige Bestandteile des Elektrolyts aufweisen und ist durch die Pfeile veranschaulicht.
Gemäß einer sechsten Ausführungsform, welche in Fig. 7 gezeigt ist, wird eine weitere Membrananordnung 10 mit einem Verstärkungsrahmen 12 veranschaulicht. Dabei weist der Verstärkungsrahmen 12 eine Strömungsabrisskante 42 auf.
Die Strömungsabrisskante 42 steht im Wesentlichen senkrecht zum bodenseitigen Bereich 31 ab und ragt somit in das Innenvolumen V des Zellgehäuses 30 hinein. Je nach Ausgestaltung kann jeweils eine Strömungsabrisskante 42 in Längsrichtung L randseitig des Verstärkungsrahmens 12 angeordnet sein, um bei einer entstehenden Strömung einen Strömungsabriss mit einer resultierenden turbulenten Strömung zu erzwingen. Die Strömung resultiert analog zu Fig. 6 aufgrund einer Betätigung bzw. eines Brechens der Berstmembran 11 durch Überschreiten eines vordefinierten Drucks im Innenvolumen V des Zellgehäuses 30. Die Strömung besteht somit aus Bestandteilen, die aus dem Zellgehäuse 30 entweichen und ist durch die Pfeile veranschaulicht.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Membrananordnung (10), aufweisend eine Berstmembran (11) und aufweisend mindestens einen Verstärkungsrahmen (12), wobei der Verstärkungsrahmen (12) mit der Berstmembran (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Berstmembran (11) verbundene Verstärkungsrahmen (12) dazu eingerichtet ist, innenseitig in ein Zellgehäuse (30) hineingesetzt und außenseitig durch ein thermisches Fügeverfahren mit dem Zellgehäuse (30) einer Batteriezelle (100) verbunden zu werden.
2. Membrananordnung nach Anspruch 1 , wobei die Berstmembran (11) plattenförmig ausgestaltet ist, wobei die Berstmembran (11 ) randseitig auf dem Verstärkungsrahmen (12) aufliegend oder in eine Ausnehmung des Verstärkungsrahmens (12) hineingelegt und mit dem Verstärkungsrahmen (12) verbunden ist.
3. Membrananordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verstärkungsrahmen (12) als ein umlaufender Verstärkungsrahmen (12) ausgestaltet ist, wobei der Verstärkungsrahmen (12) mit der Berstmembran (11) entlang eines gesamten Umfangs stoffschlüssig verbunden ist.
4. Membrananordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verstärkungsrahmen (12) mindestens einen Positionierzapfen (14) aufweist, wobei der mit der Berstmembran (11) verbundene Verstärkungsrahmen (12) mittels des mindestens einen Positionierzapfens (14) an einer Öffnung (33) des Zellgehäuses (30) ausrichtbar ist, wobei der mindestens eine Positionierzapfen (14) zumindest bereichsweise in die Öffnung (33) des Zellgehäuses (30) hineinragt.
5. Membrananordnung nach Anspruch 4, wobei der Positionierzapfen (14) als ein umlaufender Positionierzapfen (14) ausgestaltet ist, wobei der umlaufende Positionierzapfen (14) derart geformt ist, dass dieser in die Öffnung (33) hineingesetzt parallel zu einer randseitigen Kontur der Öffnung (33) des Zellgehäuses (30) verläuft.
6. Membrananordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei an dem Verstärkungsrahmen (12) mindestens ein Verstärkungskäfig (40) angeordnet ist.
7. Membrananordnung nach Anspruch 6, wobei der mindestens ein Verstärkungskäfig (40) innenseitig des Zellgehäuses (30) oder außenseitig des Zellgehäuses (30) an dem Verstärkungsrahmen (12) angeordnet ist.
8. Membrananordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der mit der Berstmembran (11) verbundene Verstärkungsrahmen (12) dazu eingerichtet ist, außenseitig direkt oder indirekt über den mindestens einen Verstärkungskäfig (40) durch ein thermisches Fügeverfahren mit dem Zellgehäuse (30) verbunden zu werden.
9. Membrananordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Verstärkungsrahmen (12) mindestens eine randseitige Schräge (41 ) und/oder eine Strömungsabrisskante (42) aufweist.
10. Verfahren zum Verbinden einer Berstmembran (11 ) mit einem Zellgehäuse (30), insbesondere einem Zellgehäuse (30) einer Batteriezelle (100), wobei die Berstmembran (11) relativ zu einem Verstärkungsrahmen (12) ausgerichtet und mit dem Verstärkungsrahmen (12) stoffschlüssig verbunden wird, der mit der Berstmembran (11) verbundene Verstärkungsrahmen (12) innenseitig in einem Innenvolumen (V) des Zellgehäuses (30) an einer Öffnung (33) des Zellgehäuses (30) positioniert wird, und der Verstärkungsrahmen (12) durch ein Anwenden eines thermischen Fügeverfahrens auf einer Außenseite des Zellgehäuses (30) im Bereich der Öffnung (33) stoffschlüssig mit dem Zellgehäuse (30) verbunden wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Verstärkungsrahmen (12) durch ein als Laserschweißen oder als ein Löten oder als ein Kontaktschweißen oder als ein thermisch aktivierbares Kleben ausgestaltetes thermisches Fügeverfahren mit dem Zellgehäuse (30) stoffschlüssig verbunden wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , wobei der mit der Berstmembran (11) verbundene Verstärkungsrahmen (12) innenseitig in einem Innenvolumen (V) des Zellgehäuses (30) mit Hilfe von mindestens einem Positionierzapfen (14) an einer Öffnung (33) des Zellgehäuses (30) positioniert wird, wobei der Positionierzapfen (14) zu einer Randkontur der Öffnung (33) des Zellgehäuses
(30) benachbart angeordnet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Verstärkungsrahmen (12) durch Einbringen von mindestens einer Schweißnaht in einem Bereich zwischen dem mindestens einen Positionierzapfen (14) und der Randkontur der Öffnung (33) des Zellgehäuses (30) mit dem Zellgehäuse (30) verbunden wird.
14. Batteriezelle (100), aufweisend ein Zellgehäuse (30) mit mindestens einem Zellstapel, welcher in einem Innenvolumen (V) des Zellgehäuses (30) angeordnet ist und aufweisend eine Membrananordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Membrananordnung (10) in einem Bodenbereich
(31) des Zellgehäuses (30) entsprechend einem montierten oder eingebauten Zustand der Batteriezelle (100) angeordnet ist.
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